Bhí ról tábhachtach ag fuinneamh i gcónaí, mar bhunús ábhartha le dul chun cinn na sibhialtachta daonna. Is ráthaíocht fíor-riachtanach í d'fhorbairt na sochaí daonna. Mar aon le huisce, aer agus bia, is iad na coinníollacha riachtanacha le haghaidh marthanachta an duine agus bíonn tionchar díreach aige ar shaol an duine.

Tá dhá chlaochlú móra tagtha ar fhorbairt thionscal an fhuinnimh ó “ré” an adhmaid tine go “ré” an ghuail, agus ansin ó “ré” an ghuail go “ré” an ola. Anois tá tús curtha leis an athrú ó “ré” an ola go “ré” an athraithe fuinnimh in-athnuaite.

Ó ghual mar phríomhfhoinse ag tús an 19ú haois go hola mar phríomhfhoinse i lár an 20ú haois, tá fuinneamh iontaise in úsáid ag daoine ar scála mór le breis agus 200 bliain. Mar sin féin, mar gheall ar struchtúr fuinnimh domhanda atá faoi cheannas fuinnimh iontaise, níl sé i bhfad ó ídiú fuinnimh iontaise a thuilleadh.

Beidh na trí iompróir eacnamaíocha traidisiúnta fuinnimh iontaise arna léiriú ag gual, ola agus gás nádúrtha ídithe go tapa sa chéad bliain nua, agus le linn an phróisis úsáide agus dócháin, beidh an éifeacht cheaptha teasa mar thoradh air freisin, ginfear méid mór truailleán, agus truailleofar an comhshaol.

Dá bhrí sin, tá sé ríthábhachtach an spleáchas ar fhuinneamh iontaise a laghdú, an struchtúr úsáide fuinnimh neamhréasúnach atá ann cheana a athrú, agus fuinneamh in-athnuaite nua glan agus saor ó thruailliú a lorg.

Faoi láthair, áirítear leis an bhfuinneamh in-athnuaite go príomha fuinneamh gaoithe, fuinneamh hidrigine, fuinneamh gréine, fuinneamh bithmhaise, fuinneamh taoide agus fuinneamh geiteirmeach, etc., agus is láithreacha taighde ar fud an domhain iad fuinneamh gaoithe agus fuinneamh gréine faoi láthair.

Mar sin féin, tá sé fós sách deacair tiontú agus stóráil éifeachtach foinsí fuinnimh in-athnuaite éagsúla a bhaint amach, rud a fhágann go bhfuil sé deacair iad a úsáid go héifeachtach.

Sa chás seo, chun go mbainfidh daoine úsáid éifeachtach as fuinneamh in-athnuaite nua, is gá teicneolaíocht stórála fuinnimh nua áisiúil agus éifeachtúil a fhorbairt, rud atá ina ábhar mór tóir sa taighde sóisialta reatha freisin.

Faoi láthair, úsáidtear cadhnraí litiam-ian, mar cheann de na cadhnraí tánaisteacha is éifeachtaí, go forleathan i bhfeistí leictreonacha éagsúla, san iompar, san aeraspás agus i réimsí eile, agus tá na hionchais forbartha níos deacra.

Tá airíonna fisiceacha agus ceimiceacha sóidiam agus litiam cosúil, agus tá éifeacht stórála fuinnimh aige. Mar gheall ar a ábhar saibhir, dáileadh aonfhoirmeach foinse sóidiam, agus praghas íseal, úsáidtear é i dteicneolaíocht stórála fuinnimh ar scála mór, a bhfuil tréithe costas íseal agus ardéifeachtúlachta aige.

I measc na n-ábhar leictreoid dearfacha agus diúltacha i gcadhnraí ian sóidiam tá comhdhúile miotail trasdultacha srathacha, pola-anóin, fosfáití miotail trasdultacha, nana-cháithníní croí-bhlaosc, comhdhúile miotail, carbón crua, etc.

Mar eilimint a bhfuil cúlchistí thar a bheith flúirseacha aige sa nádúr, tá carbóin saor agus éasca le fáil, agus tá aitheantas mór faighte aige mar ábhar anóid do chadhnraí ian sóidiam.

De réir chéim an ghraifítithe, is féidir ábhair charbóin a roinnt ina dhá chatagóir: carbóin ghraifíteach agus carbóin éagruthach.

Taispeánann carbón crua, a bhaineann leis an gcarbón neamhchruthach, acmhainn shonrach stórála sóidiam de 300mAh/g, ach tá sé deacair ábhair charbóin a bhfuil céim níos airde graifítithe acu a úsáid go tráchtála mar gheall ar a n-achar dromchla mór agus a n-ord láidir.

Dá bhrí sin, úsáidtear ábhair charbóin chrua neamh-ghrafíte go príomha i dtaighde praiticiúil.

Chun feidhmíocht ábhar anóide do chadhnraí ian sóidiam a fheabhsú tuilleadh, is féidir hidreafíleacht agus seoltacht ábhar carbóin a fheabhsú trí dhópáil nó cumaisc ian, rud a fhéadfaidh feidhmíocht stórála fuinnimh ábhar carbóin a fheabhsú.

Mar ábhar leictreoid dhiúltach ceallraí ian sóidiam, is cairbídí miotail agus nítrídí déthoiseacha den chuid is mó iad comhdhúile miotail. Chomh maith le tréithe den scoth na n-ábhar déthoiseach, ní hamháin gur féidir leo iain sóidiam a stóráil trí adsú agus idirshuíomh, ach is féidir leo comhcheangal le sóidiam freisin. Gineann an meascán ian toilleas trí imoibrithe ceimiceacha le haghaidh stórála fuinnimh, rud a fheabhsaíonn an éifeacht stórála fuinnimh go mór.

Mar gheall ar an gcostas ard agus an deacracht a bhaineann le comhdhúile miotail a fháil, is iad ábhair charbóin na príomhábhair anóid fós le haghaidh cadhnraí ian sóidiam.

Tháinig méadú ar chomhdhúile miotail trasdultacha srathacha i ndiaidh fionnachtain graiféine. Faoi láthair, áirítear go príomha NaxMO4, NaxCoO4, NaxMnO4, NaxVO4, NaxFeO4, etc. srathacha bunaithe ar shóidiam i measc na n-ábhar dháthoiseach a úsáidtear i gcadhnraí ian sóidiam.

Baineadh úsáid as ábhair leictreoidí dearfacha polai-ianacha ar dtús i leictreoidí dearfacha ceallraí litiam-ian, agus ina dhiaidh sin úsáideadh iad i gcadhnraí sóidiam-ian. I measc na n-ábhar ionadaíoch tábhachtach tá criostail olivine amhail NaMnPO4 agus NaFePO4.

Baineadh úsáid as fosfáit miotail trasdultacha ar dtús mar ábhar leictreoid dhearfach i gcadhnraí litiam-ian. Tá an próiseas sintéise sách aibí agus tá go leor struchtúr criostail ann.

Tógann fosfáit, mar struchtúr tríthoiseach, struchtúr creatlaí atá fabhrach do dhí-idirshuíomh agus idirshuíomh ian sóidiam, agus ansin faigheann sé cadhnraí ian sóidiam a bhfuil feidhmíocht stórála fuinnimh den scoth acu.

Is cineál nua ábhair anóide é an t-ábhar struchtúr croí-bhlaosc do chadhnraí ian sóidiam nach bhfuil tagtha chun cinn ach le blianta beaga anuas. Bunaithe ar na hábhair bhunaidh, tá struchtúr log bainte amach ag an ábhar seo trí dhearadh struchtúrach fíorálainn.

I measc na n-ábhar struchtúir croí-bhlaosc is coitianta tá nanachiúbanna seiléiníde cóbalt log, nanasféir vanadáit sóidiam croí-bhlaosc comhdópáilte Fe-N, nanasféir ocsaíd stáin log carbóin scagach agus struchtúir log eile.

Mar gheall ar a shaintréithe den scoth, in éineacht leis an struchtúr draíochta log agus scagach, nochtar níos mó gníomhaíochta leictriceimiceach don leictrilít, agus ag an am céanna, cuireann sé go mór le soghluaisteacht ian an leictrilít chun stóráil fuinnimh éifeachtach a bhaint amach.

Leanann an fuinneamh in-athnuaite domhanda ag ardú, rud a chuireann forbairt na teicneolaíochta stórála fuinnimh chun cinn.

Faoi láthair, de réir modhanna stórála fuinnimh éagsúla, is féidir é a roinnt ina stóráil fuinnimh fhisiciúil agus ina stóráil fuinnimh leictriceimiceach.

Comhlíonann stóráil fuinnimh leictriceimiceach caighdeáin forbartha na teicneolaíochta nua stórála fuinnimh inniu mar gheall ar a buntáistí a bhaineann le sábháilteacht ard, costas íseal, úsáid sholúbtha, agus éifeachtúlacht ard.

De réir próiseas imoibrithe leictriceimiceach éagsúil, áirítear go príomha toilleoirí sárchumhachta, cadhnraí luaidhe-aigéid, cadhnraí cumhachta breosla, cadhnraí hidríde nicil-mhiotail, cadhnraí sóidiam-sulfair, agus cadhnraí litiam-ian.

I dteicneolaíocht stórála fuinnimh, tá spéis taighde go leor eolaithe tarraingthe ag ábhair leictreoid sholúbtha mar gheall ar a n-éagsúlacht dearaidh, a solúbthacht, a gcostas íseal, agus a dtréithe cosanta comhshaoil.

Tá cobhsaíocht theirmiceimiceach speisialta, seoltacht leictreach mhaith, neart ard, agus airíonna meicniúla neamhghnácha ag ábhair charbóin, rud a fhágann gur leictreoidí geallta iad le haghaidh cadhnraí litiam-ian agus cadhnraí sóidiam-ian.

Is féidir sárthoilleoirí a mhuirearú agus a urscaoileadh go tapa faoi choinníollacha reatha arda, agus tá saolré timthrialla acu níos mó ná 100,000 uair. Is cineál nua soláthair cumhachta stórála fuinnimh leictriceimiceach speisialta iad idir toilleoirí agus cadhnraí.

Tá tréithe dlús cumhachta ard agus ráta comhshó fuinnimh ard ag sárthoilleoirí, ach tá a ndlús fuinnimh íseal, tá siad seans maith go n-urscaoilfidh siad féin, agus tá siad seans maith go sceitheadh ​​​​leictrilít nuair a úsáidtear iad go míchuí.

Cé go bhfuil tréithe an chill chumhachta breosla gan aon mhuirearú, acmhainn mhór, acmhainn shonrach ard agus raon cumhachta sonrach leathan, mar gheall ar a teocht oibriúcháin ard, a phraghas costas ard, agus a héifeachtúlacht íseal comhshó fuinnimh, ní úsáidtear í ach i gcatagóirí áirithe.

Tá buntáistí ag baint le cadhnraí luaidhe-aigéid mar gheall ar chostas íseal, teicneolaíocht aibí, agus sábháilteacht ard, agus úsáidtear go forleathan iad i stáisiúin bonn comharthaíochta, rothair leictreacha, gluaisteáin, agus stóráil fuinnimh eangaí. Ní féidir le boird ghearra amhail truailliú an chomhshaoil ​​​​na ceanglais agus na caighdeáin atá ag éirí níos airde do chadhnraí stórála fuinnimh a chomhlíonadh.

Tá tréithe solúbthachta láidir, luach calrach íseal, acmhainn mhór monaiméire, agus tréithe urscaoilte cobhsaí ag cadhnraí Ni-MH, ach tá a meáchan sách mór, agus tá go leor fadhbanna ann i mbainistíocht sraitheanna ceallraí, rud a d'fhéadfadh a bheith ina chúis go héasca le leá deighilteoirí ceallraí aonair.